摘要：针对高水头小底坡泄洪洞采用常规挑(跌)坎存在的空腔回水现象严重、稳定性差、水头变幅适应性差等问题,通过模型试验的方法,结合如美水电站放空洞,对“挑坎+平缓坡+陡坡”的变底坡形式掺气坎进行系统研究,揭示了变底坡掺气坎各部位(挑(跌)坎、平缓坡段以及陡坡段)对掺气空腔的影响机理。结果表明:在水位大幅变化过程中,变底坡掺气坎对应的空腔充满回水的临界水头值为73.5 m,比常规掺气坎提高了29.4 m。研究结果可为高水头小底坡泄洪洞的掺气设施布置提供参考。

摘要：高速水流泄水建筑物的某些过流部位常常发生严重的空蚀破坏,掺气减蚀是防止溢洪道空蚀破坏的重要措施。本文采用k-ε混合湍流模型封闭雷诺应力方程,利用双流体欧拉法处理自由表面及相间的相互作用,在相间作用力本构方程的构建上考虑了湍流扩散的影响,对溢洪道掺气挑坎掺气水流进行水气两相流三维数值模拟研究。研究了溢洪道沿程及断面的掺气浓度分布规律、掺气空腔特性、单宽掺气量和水面线等,探讨了掺气坎坎高、坡度、来流流速与掺气量的关系。数值模拟结果与物理模型试验结果吻合较好,验证了双流体欧拉法研究溢洪道掺气水流的可行性。研究成果为类似工程设计提供参考依据。

摘要：为探讨防止阶梯处空蚀空化破坏的措施,通过极差和方差等正交设计方法,对9种"大阶梯+凸起型阶梯"组合型式阶梯水工模型试验的掺气空腔长度、掺气浓度以及负压等测量结果进行正交试验设计分析,结果发现:过渡阶梯段凸起型阶梯的数量对阶梯溢流坝面掺气的影响程度高于凸起型阶梯尺寸;掺气空腔长度、掺气浓度及负压与凸起型阶梯数量的关系不呈线性分布,过渡阶梯段存在2个凸起型阶梯时,掺气效果较好;凸起型阶梯可以较大地扰动水流,优化水流的掺气特性,但是凸起型阶梯尺寸的选择对掺气特性也相当重要;当过渡阶梯段的首级阶梯为大阶梯、其余阶梯尺寸为16.67 mm×18.75 mm的凸起型阶梯时,阶梯面掺气最充分,空腔长度为14.58 cm,掺气浓度为15.61%,此时负压也最小,为-0.409 kPa。

摘要：基于阿海水电站一体化联合消能工,采用三维数值模拟探讨过渡阶梯不同台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响。结果表明,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,阶梯坝面掺气空腔长度、掺气空腔面积和沿程掺气浓度逐渐增大;坝面最小掺气空腔不在水舌对称中心剖面,而在每股对冲水流的中心剖面处产生。当过渡阶梯台阶尺寸较小时,负压等值线分布在过渡阶梯的前几级台阶,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,负压等值线均分布在过渡阶梯的首级台阶内;首级台阶竖直壁面上边缘水气掺混区压强变化梯度最大;增大或减小过渡阶梯台阶尺寸,均有助于减小阶梯溢流坝面负压。故适当增大过渡阶梯台阶尺寸,既有助于提高坝面掺气效果,又可以减小坝面负压从而有效避免空蚀空化破坏。

摘要：某抽水蓄能电站放空洞采有压隧洞接无压隧洞的型式,无压隧洞陡坡段的水流流速接近40m/s,存在高速水流空蚀破坏的风险。根据规范要求[1],应设置掺气减蚀设施,以保障放空洞的运行安全。试验以水工单体模型为依托,对有压隧洞的出口体型进行了优化,改善了洞内水流流态。通过掺气减蚀试验研究,确定了掺气设施的设置位置、设置数量及体型,为放空洞的设计选型提供了依据。